KR100509894B1 - Apparatus for detecting surface- and holed defects using the multiple illumination band and color CCD camera - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고속으로 주행하는 강판의 표면결함을 검출하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강판의 표면에 발생된 표면의 흠과 홀(구멍)의 생성으로 인한 흠을 동시에 검출하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for detecting surface defects of a steel plate running at high speed, and more particularly, to an apparatus for simultaneously detecting a surface defect generated on the surface of the steel sheet and a defect due to the generation of holes (holes). It is about.
본 발명은 고속으로 주행하는 강판의 표면에 10㎲ 이하의 노출시간으로 각각의 파장대역을 갖는 빛을 조사하는 조명부와; 상기의 조사된 빛이 상기의 강판에서 반사 혹은 투과된 후 그 반사 또는 투과된 빛이 입력되어 영상을 획득하는 카메라부와; 상기의 카메라부에서 획득된 영상이 입력되어 신호가 처리되고 그 영상이 분석되는 영상처리부로 구성된다. The present invention includes an illumination unit for irradiating light having each wavelength band to the surface of the steel sheet running at high speed with an exposure time of 10 ㎲ or less; A camera unit for reflecting or transmitting the irradiated light on the steel sheet and receiving the reflected or transmitted light to obtain an image; The image obtained by the camera unit is input, the signal is processed and consists of an image processor for analyzing the image.
본 발명은 상기의 카메라부를 수광소자로 활용하되, 칼라 면적형 CCD카메라를 사용함으로써, 칼라카메라의 각 조명의 특정파장(칼라 3원색: 적색, 녹색, 청색)에 따라 특정 신호를 얻고, 이것을 영상처리부의 분석에 의해 강판의 표면결함과 홀성 결함을 동시에 행할 수 있는 것이다. The present invention utilizes the camera unit as a light-receiving element, but by using a color area CCD camera, a specific signal is obtained according to a specific wavelength (color three primary colors: red, green, blue) of each light of the color camera, and the image is obtained. The surface defect and the hole defect of a steel plate can be performed simultaneously by the analysis of a process part.
Description
본 발명은 고속으로 주행하는 강판의 표면결함을 검출하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강판의 표면에 발생된 표면의 흠과 홀(구멍)의 생성으로 인한 흠을 동시에 검출하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for detecting surface defects of a steel plate running at high speed, and more particularly, to an apparatus for simultaneously detecting a surface defect generated on the surface of the steel sheet and a defect due to the generation of holes (holes). It is about.
일반적으로 고속으로 주행하는 코일 또는 강판의 표면 결함을 검출하는 방법은 조업자가 직접 주행하고 있는 강판(코일)의 표면을 관찰함으로써 표면 결함을 검출하는 방법과, 레이저 광원을 표면에 주사하고 레이저 수광부가 이를 받아들여 일정한 신호처리를 거쳐 표면결함을 검출하는 방법과, 그리고 가시광선 영역의 조명을 강판(코일) 표면에 주사하고 라인 스캔 카메라로 이를 받아들여 일정한 신호처리를 거쳐 표면 결함을 검출하는 방법 등이 있으며, 홀성 결함을 검출하는 방법으로는 검출용 광센서 위치와 반대편에 광원을 조사하여 투과하는 빛을 검출함으로써 홀의 유무를 판단하는 방법이 있다.In general, a method for detecting surface defects of a coil or steel plate traveling at a high speed includes a method of detecting surface defects by observing a surface of a steel plate (coil) in which an operator directly travels, and scanning a laser light source onto the surface and This method is used to detect surface defects through constant signal processing, and to scan the surface of the visible light onto the surface of a steel sheet (coil), and to receive it with a line scan camera to detect surface defects through constant signal processing. There is a method of detecting a holiness defect, and there is a method of determining the presence or absence of a hole by detecting light passing through a light source opposite to a position of a detection optical sensor.
이처럼 종래에는 주행중인 강판의 표면결함 및 홀성 결함을 검출하기 위해서 조업자가 직접 주행중인 강판의 표면을 관찰하거나 강판의 표면에 레이저와 같은 빛을 조사하는 조명장치 및 강판표면으로부터 반사 또는 투과되는 빛을 검출하는 수광부로 구성된 장치를 이용하여 결함을 검출하는 자동표면검출방법을 사용하여 왔다. 이것은 근래 강판의 표면품질에 대한 요구가 엄격화됨과 동시에 제조라인의 고속화가 진행되고 있기 때문이다. As described above, in order to detect surface defects and hole defects of a traveling steel sheet, an operator directly observes the surface of the traveling steel sheet or illuminates or irradiates light such as a laser on the surface of the steel sheet and light reflected or transmitted from the surface of the steel sheet. The automatic surface detection method which detects a defect using the apparatus comprised by the light receiving part to detect has been used. This is because the demand for the surface quality of the steel sheet has recently been tightened and the speed of the manufacturing line has been advanced.
그러나, 조업자의 관찰에 의한 결함검출방법은 조업자가 항상 강판의 표면을 관찰하고 있어야 하므로 정확한 검출이 어려울 뿐 아니라 인력낭비가 대단히 심하였다. 또한, 조업자들 사이에 일관된 검출 기준이 존재하기 어렵기 때문에 객관적인 검출이 어려웠으며, 강판의 주행속도가 빨라지게 되는 경우에는 결함의 검출 자체가 불가능한 문제점이 있었다. However, the defect detection method according to the operator's observation was difficult because the operator should always be observing the surface of the steel sheet, it was difficult to accurately detect and the waste of manpower was severe. In addition, since it is difficult to have consistent detection criteria among the operators, objective detection was difficult, and when the traveling speed of the steel sheet became faster, there was a problem in that defect detection itself was impossible.
한편, 레이저와 같은 조명장치와 수광부를 이용하여 자동으로 강판표면의 결함을 검출하는 방법은 사용되는 장치에 따라 혹은 방법에 따라 실제적으로 여러가지 방법이 존재하고 있다. 대표적인 예로서는, 일본국 특개평 제6-308051호 및 제9-61373호에 의한 방법을 들 수 있다. On the other hand, a method for automatically detecting defects on the surface of a steel sheet by using an illumination device such as a laser and a light receiving unit has various methods depending on the apparatus used or the method. As a typical example, the method according to Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-308051 and 9-61373 is mentioned.
도 5는 상기의 일본국 특개평 제6-308051호에 개시된 표면검출 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 이 방법에 의한 표면검출 장치에서, 도면부호 31은 레이저 발진기, 32는 로터리 미러, 33은 로터리 미러로 부터의 반사광을 강판(S)에 조사하는 반사미러이며, 상기 강판(S)의 상면에는 정반사되는 레이저빔을 수광하는 제1수광부(34)와 난반사되는 레이저빔을 수광하는 제2수광부(35)가 설치되어 있다. 이러한 구성으로 이루어진 강판의 결함검출장치에서는, 강판(S)의 라인방향과 폭방향 반사신호의 일정량으로부터 일부를 추출하고 이 추출된 부분에서 정반사 고주파대역, 정반사 저주파대역, 난반사 고주파대역 및 난반사 저주파대역의 각 결함신호를 얻으며, 이 4종류의 결함신호에 정부(正負: ±)가 더해진 8종류의 신호의 대소를 비교하고 이 8종류의 신호에 있어서 각 화소당 최대 신호값과 최대 신호레벨로 되는 채널로부터 강판의 표면결함을 검출하게 된다. 5 is a view schematically showing the surface detection apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-308051. In the surface detection apparatus according to this method, reference numeral 31 denotes a laser oscillator, 32 a rotary mirror, 33 a reflection mirror that irradiates the steel sheet S with the reflected light from the rotary mirror, and is specularly reflected on the upper surface of the steel sheet S. A first light receiving portion 34 for receiving a laser beam to be provided and a second light receiving portion 35 for receiving a diffused laser beam are provided. In the defect detecting apparatus of the steel sheet having such a configuration, a part of the steel sheet S is extracted from a predetermined amount of the line direction and the width direction reflected signals, and the extracted portion has a specular high frequency band, a specular low frequency band, a specular high frequency band, and a specular low frequency band. Each of the four defect signals is obtained, and the magnitudes of the eight types of signals added with the positive (±) are compared to the four types of defect signals, and the maximum signal value and the maximum signal level for each pixel in these eight types of signals are obtained. The surface defect of the steel sheet is detected from the channel.
또한, 도 6은 상기의 일본국 특개평 제9-61373호에 기재된 결함검출방법을 개략적으로 블록 다이아그램에 의하여 설명한 것이다. 이 방법에 있어서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 우선 1번째의 1차원 수광신호에 대하여 그 평균강도를 산출하고 이 값을 설정된 소정의 문턱값(Th1)과 비교한다. 평균강도가 문턱값 (Th1) 보다 큰 경우에는 강판의 전체에 걸쳐 결함이 검출되었음을 출력장치에 전송하고, 반대로 문턱값(Th1)보다 작은 경우에는 상기 평균강도값을 기초로하여 1차원수광신호를 강도변화하여 연결처리수단으로 전송한다. 이어서, 2번째의 1차원 수광신호에 대하여 동일한 처리를 실시한다. 여기서 말하는 강도변화라는 것은 각 1차원 수광신호의 평균강도가 일정값으로 변환되는 것을 의미한다. 이러한 수순이 각 1차 수광신호에 대하여 차례로 실행된다. 이러한 과정에서 강판 표면의 전체적인 결함이 각 1차 수광신호의 강도변화를 수행하기 전에 평균강도의 크기를 평가하는 것에 의해서 검출된다. 한편, 연결처리수단은 강도변화된 1차원 수광신호를 순차버퍼에 저장시켜 2차원적 수광신호를 형성해서 설정된 문턱값(Th2)에 의해 문턱값 처리를 실행한다. 이 2차원 수광신호가 문턱값(Th2)보다 클 경우, 국소적인 표면결함을 검출했음을 출력장치에 전송한다. 2차원적 수광신호가 문턱값(Th2)보다 크지 않다는 것은 표면결함이 존재하지 않음을 의미하며, 이를 출력장치에 전송한다. 또 홀성 결함을 검출하기 위해서는, 위에서 언급된 표면 반사빛을 이용하지 않고, 강판을 투과하는 빛의 강도를 측정하여 임계치 이상의 빛 신호를 검출하여 존재 유무를 판단하는 것으로 신호처리방법과 장치의 구성요소는 매우 비슷하다. 6 is a schematic block diagram illustrating the defect detection method described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-61373. In this method, as shown in Fig. 6, first, the average intensity is calculated for the first one-dimensional light-receiving signal, and this value is compared with a predetermined threshold Th1. If the average intensity is greater than the threshold value Th1, a defect is transmitted to the output device that a defect is detected throughout the steel sheet. On the contrary, if the average intensity is smaller than the threshold value Th1, a one-dimensional light receiving signal is generated based on the average intensity value. Change the strength and send it to the connection processing means. Subsequently, the same processing is performed on the second one-dimensional light receiving signal. The intensity change here means that the average intensity of each one-dimensional light-receiving signal is converted into a constant value. This procedure is executed in turn for each primary light receiving signal. In this process, the overall defect on the surface of the steel sheet is detected by evaluating the magnitude of the average intensity before performing the intensity change of each primary received signal. On the other hand, the connection processing means stores the intensity-changed one-dimensional light receiving signal in a sequential buffer to form a two-dimensional light receiving signal and executes the threshold processing by the set threshold Th2. If the two-dimensional light receiving signal is larger than the threshold Th2, it transmits to the output device that a local surface defect has been detected. If the two-dimensional light receiving signal is not larger than the threshold Th2, it means that there is no surface defect and transmits it to the output device. In order to detect the holiness defect, the signal processing method and the components of the device are determined by measuring the intensity of light passing through the steel sheet and detecting the presence of the light signal above the threshold value without using the surface reflection light mentioned above. Is very similar.
그러나, 상기와 같이 레이저를 이용하여 강판의 표면을 관찰하는 방법의 경우에도 요철성 표면결함은 잘 검출할 수 있지만, 착색성 결함인 경우는 검출이 어렵다는 문제점이 있으며, 1000MPM 이상의 고속으로 주행하는 고속라인에서도 적용하기 어렵다는 문제점이 있었다. However, even in the case of observing the surface of the steel sheet using a laser as described above, uneven surface defects can be detected well, but in the case of color defects, there is a problem that it is difficult to detect, high-speed line running at a high speed of 1000MPM or more There was a problem that is difficult to apply.
한편, 이러한 문제를 해결하기 위하여 면적형 CCD카메라를 이용하여 정반사각도에 위치하는 조명과 카메라, 난반사하는 각도에 조명과 카메라를 설치하여 2개의 조명과 2개의 각도에 각각 카메라를 설치하여 표면결함을 검출방법이 등장하였다. 이 방법에서 2개의 조명은 서로의 광간섭을 배제시키기 위하여 서로 다른 대역의 파장을 사용하거나, 공간적으로 분리되어 사용되어 진다. 이때 2개의 카메라가 획득하는 강판의 표면영상은 서로 다른 면적을 취득하기 때문에 정확한 위치정보 결합이 어려운 단점이 있다. On the other hand, in order to solve this problem, an area CCD camera is used to install a light and a camera at a regular reflection angle, and a light and a camera are installed at a diffuse reflection angle to install a camera at two lights and two angles, respectively. Detection methods have emerged. In this method, the two illuminations use different wavelengths or spatially separated to exclude optical interference from each other. In this case, since the surface images of the steel sheets obtained by the two cameras acquire different areas, accurate location information combining is difficult.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조명장치의 노출시간을 아주 짧게하여 고속으로 주행하는 강판의 표면에 각각 다른 파장의 빛을 조사하고, 강판의 표면영상을 선명하게 획득하여, 조사된 광원으로부터 반사 또는 투과되는 파장의 빛을 검출하고, 이 빛을 분석함으로써, 그로부터 강판의 표면결함과 홀성 결함을 동시에 검출할 수 있는 강판의 표면결함 검출장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention is to solve this problem, the exposure time of the illumination device is very short to irradiate light of different wavelengths to the surface of the steel sheet running at high speed, and to obtain the surface image of the steel plate clearly, the irradiated light source An object of the present invention is to provide a surface defect detection apparatus for a steel sheet that can detect light having a wavelength reflected or transmitted therefrom and analyze the light, thereby simultaneously detecting surface defects and hole defects.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해, 고속으로 주행하는 강판의 표면에 10㎲ 이하의 노출시간으로 각각의 파장대역을 갖는 빛을 조사하는 조명부와; 상기의 조사된 빛이 상기의 강판에서 반사 혹은 투과된 후 그 반사 또는 투과된 빛이 입력되어 영상을 획득하는 카메라부와; 상기의 카메라부에서 획득된 영상이 입력되어 신호가 처리되고 그 영상이 분석되는 영상처리부로 구성된다. The present invention provides an illumination unit for irradiating light having each wavelength band to the surface of the steel sheet running at high speed with an exposure time of 10 ㎲ or less to achieve the above object; A camera unit for reflecting or transmitting the irradiated light on the steel sheet and receiving the reflected or transmitted light to obtain an image; The image obtained by the camera unit is input, the signal is processed and consists of an image processor for analyzing the image.
본 발명에 있어서, 상기의 조명부는 고속으로 주행하는 강판의 표면에 10㎲ 이하의 노출시간으로 빛을 조사하며, 그 빛은 각각 청색대역(440㎚), 녹색대역(550㎚), 적색대역(700㎚)을 갖는 파장을 가지고 있다. In the present invention, the illumination unit irradiates light to the surface of the steel plate running at high speed with an exposure time of 10 ㎲ or less, the light is a blue band (440nm), green band (550nm), red band ( 700 nm).
본 발명에 있어서, 상기의 카메라부는 CCD카메라가 바람직하고, 이는 렌즈를 통하여 들어오는 입사광을 3원색인 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)로 분해하는 3색의 컬러 필터와 이에 대응하는 세개의 포토다이오드로 구성되어 있다. In the present invention, the camera unit is preferably a CCD camera, which corresponds to a three-color color filter that decomposes the incident light entering through the lens into three colors, red, green, and blue. It consists of three photodiodes.
본 발명은 상기의 조명부를 파장대역이 다른 2개 이상의 광원을 정각과 사각에 위치시켜서 강판표면의 흠을 검출하기 위한 조명수단으로 활용하고, 또 다른 파장대의 빛을 발하는 광원을 상기 카메라부의 반대편에 위치시켜서 강판의 홀성 결함을 검출하기 위한 조명수단으로 활용한다. 또한, 본 발명은 상기의 카메라부를 수광소자로 활용하되, 칼라 면적형 CCD카메라를 사용함으로써, 칼라카메라의 각 조명의 특정파장(칼라 3원색: 적색, 녹색, 청색)에 따라 특정 신호를 얻고, 이것을 영상처리부의 분석에 의해 강판의 표면결함과 홀성 결함을 동시에 행할 수 있는 것이다. The present invention utilizes the illumination unit as an illumination means for detecting the flaw of the steel plate surface by placing two or more light sources having different wavelength bands at right angles and squares, and using a light source that emits light of another wavelength band on the opposite side of the camera unit. It is used as a lighting means for detecting the hole defects of the steel sheet. In addition, the present invention utilizes the camera unit as a light receiving element, by using a color area CCD camera, to obtain a specific signal according to the specific wavelength (color three primary colors: red, green, blue) of each illumination of the color camera, By analyzing the image processing unit, the surface defects and the hole defects of the steel sheet can be simultaneously performed.
이하, 본 발명에 따른 강판의 표면결함 검사장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상전문가라면 용이하게 알 수 있을 것이다. Hereinafter, an apparatus for inspecting surface defects of a steel sheet according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described to more easily disclose the contents of the present invention, it will be readily understood by those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to the scope of the accompanying drawings. .
도 1은 본 발명에 따른 강판의 표면결함 검출장치의 개략적인 구성도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 강판의 표면결함 검출장치는 강판(1)의 표면에 분산된(Diffused)형태의 청색대역의 빛을 발산하는 청색발광다이오드(10)와, 직진성 빛을 발산하는 적색대역의 적색발광다이오드(9)와, 직진성 혹은 분산된 형태의 녹색대역의 빛을 발산하는 녹색발광다이오드(4)로 이루어진 조명부와; 상기 조명부에서 출력되고 강판(1)에서 반사 혹은 투과된 빛이 입력되어 강판의 표면영상과 투과 빛을 획득하는 CCD카메라(11)와, 상기 카메라(11)와 연결되어 CCD카메라(11)로 부터 입력되는 영상을 분석하고 해석하여 강판의 결함여부를 판단하는 신호처리컴퓨터(3)으로 구성된다. 1 is a schematic configuration diagram of a surface defect detection apparatus of a steel sheet according to the present invention. As shown in FIG. 1, the apparatus for detecting surface defects of the steel sheet according to the present invention includes a blue light emitting diode 10 that emits light in a blue band having a diffused shape on the surface of the steel sheet 1, and a linear light. An illumination unit comprising a red light emitting diode 9 having a red band emitting therein and a green light emitting diode 4 emitting light having a linear or distributed green band; The CCD camera 11 which is output from the illumination unit and the light reflected or transmitted from the steel sheet 1 is input to obtain the surface image and the transmitted light of the steel sheet, and is connected to the camera 11 from the CCD camera 11. It is composed of a signal processing computer (3) which analyzes and analyzes an input image to determine whether a steel sheet is defective.
도 2에 나타낸 바와 같이, 적색발광다이오드로 구성된 적색조명장치(9)는 직진성이 강한 형태의 빛을 강판(1)에 조사한다. 강판(1)에 조사된 적색조명장치(9)의 빛은 강판(1)의 표면에 결함이 존재하면 난반사되어 카메라(11)에 입력된다. 또, 청색발광다이오드로 구성된 청색조명장치(10)는 분산된 형태의 빛을 강판(1)에 조사하고, 그 강판(1)으로부터 반사된 빛이 카메라(11)에 입력된다. 카메라(11)의 위치는 청색조명장치(10)로부터 강판(1)에 입사되는 입사각과 동일한 각도, 즉 정반사 각도에 위치시킨다. 이와 같이, 청색조명장치(10)와 카메라(11)의 각도를 정반사각도로 위치시킨 이유는 정반사각도에서 강판(1)의 표면에 발생하는 결함, 특히 착색성 결함을 가장 용이하게 검출할 수 있기 때문이다. 본 발명에서 착색성 결함이란 일반적으로 강판의 표면에 요철은 없지만 색깔에 의해 발생한 결함을 일컫는 것으로서, 조명의 정반사 위치에서 가장 잘 검출된다. 또한, 본 발명에서는 카메라(11)의 위치에서 난반사각도에 직진성이 강한 빛을 조사하기 위하여 적색발광다이오드로 구성된 적색조명장치(9)를 설치하였다. 이와 같이 적색조명장치(9)와 카메라(11)의 각도를 난반사각도로 설치한 이유는 난반사각도에서 강판(1)의 표면에 발생하는 결함, 특히 요철성 결함을 가장 용이하게 검출할 수 있기 때문이다. 본 발명에서, 요철성 결함이란 일반적으로 강판의 표면에 요철이 발생하여 깊이를 가지는 흠을 일컫는 것으로서, 조명의 난반사 위치에서 가장 잘 검출된다. 또한, 본 발명은 표면성이 아닌 미세 홀(hole)성 결함을 검출하기 위하여 녹색발광다이오드로 구성된 녹색조명장치(4)를 강판을 중심으로 카메라부(11)의 반대편에 위치함으로써, 투과되는 빛을 검출하여 홀의 존재 유무를 판단하게 된다. As shown in Fig. 2, the red lighting device 9 composed of red light emitting diodes irradiates the steel sheet 1 with light having a strong straightness. The light of the red lighting device 9 irradiated onto the steel sheet 1 is diffusely reflected when the defect exists on the surface of the steel sheet 1 and input to the camera 11. Further, the blue lighting device 10 composed of blue light emitting diodes irradiates the steel plate 1 with the light in a dispersed form, and the light reflected from the steel plate 1 is input to the camera 11. The position of the camera 11 is located at the same angle as the incident angle incident on the steel sheet 1 from the blue illumination device 10, that is, the regular reflection angle. The reason why the angle between the blue illumination device 10 and the camera 11 is positioned at the regular reflection angle is that the defects occurring on the surface of the steel sheet 1 at the specular reflection angle, in particular, the coloring defects can be detected most easily. to be. In the present invention, the colored defects generally refer to defects caused by color although there are no irregularities on the surface of the steel sheet and are best detected at the specular reflection position of the illumination. In addition, in the present invention, in order to irradiate light with a strong straightness to the diffuse reflection angle at the position of the camera 11, a red lighting device 9 composed of a red light emitting diode is provided. The reason why the angles of the red light device 9 and the camera 11 are provided as diffuse reflection angles is that defects occurring on the surface of the steel sheet 1 at the diffuse reflection angle, in particular, irregularities can be detected most easily. to be. In the present invention, the unevenness defect generally refers to a flaw in which the unevenness occurs on the surface of the steel sheet and has a depth, and is best detected at the diffuse reflection position of the illumination. In addition, the present invention is located by the green light emitting device (4) consisting of a green light emitting diode on the opposite side of the camera portion 11 with respect to the steel sheet in order to detect fine hole defects that are not surface, light transmitted Is detected to determine the presence of a hole.
도3은 본 발명에 의한 조명부를 이루는 각각의 조명장치가 다수의 발광다이오드로 구성되어 있는 것을 나타내는 도면이다. 도면 3에 나타낸 바와 같이, 상기의 적색조명장치(9)는 직진성 빛을 내는 발광 다이오드(Light Emitted Diode)들로 이루어져 있고 이들 개별 다이오드는 동시에 발광하도록 되어져 있다. 또, 이 조명장치(9)에 빛을 확산시키도록 광 확산필터를 부착하면 확산광 발광 청색조명장치 (10)가 된다. 발광 다이오드는 발산하는 파장에 따라 여러가지가 있으나, 본 발명에서는 적색광다이오드, 청색광다이오드, 녹색광다이오드를 사용하였다. 따라서, 본 발명에 있어서, 조명부는 필요에 따라 다른 발광다이오드를 사용할 수 있다. 3 is a view showing that each lighting device constituting the lighting unit according to the present invention is composed of a plurality of light emitting diodes. As shown in FIG. 3, the red lighting device 9 is composed of light emitting diodes emitting linear light, and these individual diodes are configured to emit light simultaneously. In addition, when the light diffusion filter is attached to the lighting device 9 to diffuse the light, the diffused light emitting blue lighting device 10 becomes. Although light emitting diodes vary depending on the wavelength emitted, in the present invention, red photodiodes, blue photodiodes, and green photodiodes are used. Therefore, in the present invention, the lighting unit may use other light emitting diodes as necessary.
도 4는 본 발명의 실시예에서 사용한 카메라(11)의 노출시간(T1)과, 조명장치(10)의 노출시간(T2)을 나타낸 관계도이다. 본 발명에 있어서, 카메라(11)는 면적 칼라 CCD카메라를 사용하는 것이 바람직하고, 약 50㎲∼70㎲의 노출시간을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이때, 상기의 조명장치(4, 9, 10)의 노출시간은 약 10㎲이하로 설정되어 있다. 이 경우, 1000MPM이상의 고속라인에서도 선명한 영상을 얻을 수 있으며, 결국 강판(1) 표면의 일정한 면적을 동시에 획득함으로써 강판 표면의 진동에서 선명한 영상을 얻을 수 있게 된다. 4 is a relationship diagram showing the exposure time T1 of the camera 11 and the exposure time T2 of the lighting apparatus 10 used in the embodiment of the present invention. In the present invention, the camera 11 preferably uses an area color CCD camera, and preferably has an exposure time of about 50 ms to 70 ms. At this time, the exposure time of the above-described lighting devices (4, 9, 10) is set to about 10 ms or less. In this case, a clear image can be obtained even at a high speed line of 1000 MPM or more, and finally, by acquiring a constant area of the surface of the steel sheet 1, a clear image can be obtained from vibration of the steel sheet surface.
이하, 본 발명에 의한 강판의 표면결함 검출장치의 작동을 도면을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 롤(2)사이에서 약 1000mpm 이상의 고속으로 주행하고 있는 강판(1)에 조명장치(9,10)를 통해 약 45도의 각도로 약 10㎲이하의 노출시간을 갖는 빛을 조사하고, 강판(1)의 맞은편에 조명장치(4)를 위치시켜서 각각의 빛을 조사하면, 각각의 빛은 강판(1)에 반사되거나 혹은 투과되어 카메라(11)에 입력된다. 이때 카메라(11)는 조명장치(10)와 정반사각도 위치에 설치된다. 이러한 정반사각도로 반사되는 빛의 입력에 의해 강판(1)에 존재하는 표면의 착색성 결함도 검출할 수 있게 된다. 또, 카메라(11)는 조명장치(9)과 난반사각도 위치에 설치된다. 이러한 난반사각도로 반사되는 빛의 입력에 의해 강판(1)에 존재하는 표면의 요철성 결함도 검출할 수 있게 된다. 또, 강판 맞은편에 위치한 조명장치(4)에 의해 홀성 결함이 존재할 경우 강판을 투과하여 카메라(11)에 빛 신호가 감지되므로 홀 결함의 존재 유무를 알 수 있게 된다. Hereinafter, the operation of the surface defect detection apparatus of the steel sheet according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, light having an exposure time of about 10 ms or less at an angle of about 45 degrees to the steel sheet 1 traveling at a high speed of about 1000 mpm or more between the rolls 2 through the lighting devices 9 and 10. Is irradiated and the illumination device 4 is placed opposite the steel sheet 1 to irradiate the respective lights, the respective lights are reflected or transmitted through the steel sheet 1 and input to the camera 11. At this time, the camera 11 is installed at the position of the regular reflection angle with the illumination device 10. Color input defects on the surface of the steel sheet 1 can be detected by the input of light reflected at such a regular reflection angle. In addition, the camera 11 is provided at the position of the diffuse reflection angle with the illumination device 9. Due to the input of light reflected at such a diffuse reflection angle, irregularities on the surface of the steel sheet 1 can be detected. In addition, when there is a hole defect by the illumination device 4 located opposite the steel plate, the light signal is detected by the camera 11 through the steel plate, so that the presence or absence of the hole defect can be known.
본 발명에 있어서, 상기의 카메라(11)는 상기 입력된 빛에 의해 강판(1) 표면의 영상을 획득하게 된다. 이때, 상기의 카메라(11)는 면적형 칼라 CCD카메라이기 때문에 강판의 일정 면적에 대한 영상을 획득하게 되고, 서로 다른 파장의 조명을 각각 정반사각, 난반사각, 투과각도 위치에서 각각의 영상을 획득한다. 또한, 상기 카메라(11)의 노출시간은 약 64㎲로 설정하는 것이 가장 바람직하다. 일반적으로 고속으로 주행하는 강판(1)에 대하여, 상기 노출시간을 갖는 카메라(11)로 촬영하여 선명한 영상을 획득하는 것은 불가능하다. 그러나, 상기 조명장치(9,10)의 노출시간이 약 10㎲이하의 짧은 시간으로 설정되어 있기 때문에, 카메라(11)에 입력되는 영상은 상대적으로 매우 짧은 시간 동안에만 노출되는 결과가 된다. 따라서, 카메라(11)가 선명한 영상을 얻을 수 있게 된다. In the present invention, the camera 11 obtains an image of the surface of the steel sheet 1 by the input light. At this time, since the camera 11 is an area type color CCD camera, an image of a certain area of the steel sheet is obtained, and each image is obtained at a position of specular reflection, diffuse reflection, and transmission angle for illumination of different wavelengths. do. In addition, the exposure time of the camera 11 is most preferably set to about 64 ms. In general, it is impossible to obtain a clear image by photographing the steel sheet 1 traveling at a high speed with the camera 11 having the exposure time. However, since the exposure time of the lighting devices 9 and 10 is set to a short time of about 10 ms or less, the image input to the camera 11 is exposed only during a relatively very short time. Therefore, the camera 11 can obtain a clear image.
본 발명에 있어서, 카메라(11)에서 획득된 영상은 신호처리컴퓨터(3)에 입력되어, 신호처리되고 분석된 다음, 강판(1)의 결함을 판단한다. 신호처리컴퓨터(3)에서 신호를 처리하고 영상을 분석하는 것은 일반적으로 알려진 프로그램에 의해 실시될 수 있다. 이러한 프로그램은 특별히 한정될 필요는 없으며, 일반적으로 영상신호를 처리하고 분석하는 상용프로그램은 무엇이든 가능하다.In the present invention, the image acquired by the camera 11 is input to the signal processing computer 3, signal processed and analyzed, and then the defect of the steel sheet 1 is determined. The processing of signals and analysis of images in the signal processing computer 3 can be carried out by generally known programs. Such a program need not be particularly limited, and in general, any commercial program for processing and analyzing video signals can be used.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 조명장치의 노출시간을 10㎲ 이하의 짧은 시간으로 하여 1000mpm이상의 고속으로 주행하는 강판의 표면에 발생하는 결함과 홀성 미세흠을 동시에 검출할 수 있고, 또한 강판 표면의 결함에 있어서도 착색성 결함과 요철성 결함을 검출할 수 있다. As described above, according to the present invention, the defects occurring on the surface of the steel sheet traveling at a high speed of 1000 mpm or more and the holographic micro-defects can be detected at the same time with the exposure time of the lighting device as a short time of 10 ms or less. Also in the defect of, a coloring defect and an uneven | corrugated defect can be detected.
또한, 본 발명은 수광되는 카메라를 1개만 사용하면서도 2가지 각도의 빛신호와 홀성 결함의 빛신호를 동시에 획득할 수 있으므로, 종래의 검사기에 대한 정비 및 장치의 규모 및 가격을 단순화 시킬 수 있는 잇점이 있다. In addition, the present invention can obtain the light signal of the two angles and the light of the holographic defects at the same time while using only one camera receiving light, the advantages of simplifying the maintenance and the size and price of the conventional inspection machine There is this.
또한, 본 발명은 운용적인 측면에서도 품질관리의 중요요소인 표면흠과 홀성 결함에 의한 통계적 처리가 가능하며, 획득된 영상의 정확한 위치 정합이 가능하고, 조업자가 표면을 항상 관찰하지 않아도 되므로, 조업의 생산성을 향상시킬수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention is capable of statistical processing by surface defects and hole defects, which are important factors of quality control, in terms of operational aspects, accurate position registration of the acquired images, and the operator does not have to observe the surface at all times. There is an effect to improve the productivity of.
이상에서 본 발명에 의한 고속으로 주행하는 강판의 표면결함을 검출하는 방법 및 그 장치를 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다 In the above, the method and apparatus for detecting surface defects of a steel plate traveling at high speed according to the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited thereto. In addition, anyone of ordinary skill in the art will be able to make various modifications and imitations according to the description of the specification of the present invention, but it will be obvious that this is not outside the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 의한 강판의 표면결함 검출장치의 개략도이고, 1 is a schematic diagram of a surface defect detection apparatus of a steel sheet according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 조명 및 카메라의 구성 및 그 배치도이고,2 is a configuration and layout of the lighting and camera according to the present invention,
도 3은 본 발명에 의한 조명부를 발광다이오드로 구성한 정면도이며, 3 is a front view of the lighting unit according to the present invention composed of a light emitting diode,
도 4는 본 발명에 있어서 카메라 및 조명 노출 시간의 관계를 나타낸 도면이며,4 is a view showing the relationship between the camera and the light exposure time in the present invention,
도 5는 종래의 표면결함 검출장치를 나타내는 개략도이고,5 is a schematic view showing a conventional surface defect detection apparatus,
도 6은 다른 종래의 표면결함 검출장치의 구성원리를 나탸내는 블록도이다. 6 is a block diagram showing the membership of another conventional surface defect detection apparatus.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 코일, 2 : 롤 (Roll)1: coil, 2: roll
3 : 신호처리 컴퓨터, 4 : 녹색파장대의 LED 조명장치,3: signal processing computer, 4: green wavelength LED lighting device,
9 : 적색파장대의 LED 조명장치, 10 : 청색파장대의 LED 조명장치,9: red wavelength LED lighting device, 10: blue wavelength LED lighting device,
11 : 면적(Area)형 칼라 CCD 카메라, 11: area type color CCD camera,
T1 : 카메라 노출 시간, T2 : 조명 노출 시간T1: camera exposure time, T2: light exposure time
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